一种裂片石莼多糖‑壳聚糖复配精油乳液的制备方法与流程

本发明涉及一种裂片石莼多糖-壳聚糖复配精油乳液的制备方法。

(二)

背景技术：

植物精油，又称为液体黄金，是一类植物源次生代谢物质，分子量小，具有一定挥发性。因其良好的气味和防腐保鲜作用，在食用香料、食品保鲜剂、抗菌剂等方面应用广泛。然而，精油化学性质活泼，使用时利用率低，直接应用具有刺激性等缺点。此外其具有良好的挥发性及易氧化性，在应用和储运过程中容易损失和氧化，应用存在很大的局限。利用层层组装技术制备精油乳液是解决这些问题的有效手段之一。利用相反电荷组装体交替吸附将精油成分有效包埋，对精油起到了很好的保护和控制释放作用。以该类型乳液形式应用于食品时不仅可以提高乳液稳定性、延长有效作用时间，还能在很大程度上减少精油的使用量，降低生产成本。从提高精油使用效率角度考虑，将精油制备成乳液应用具有非常广的应用前景。

稳定性是食品乳状液存在的主要问题，选择合适的乳化剂可以提高稳定性，传统的小分子表面活性剂具有毒性或环境污染等问题，因此生物多糖、蛋白质类乳化剂应用日益广泛。目前应用的几种多糖(如阿拉伯胶、果胶等)具有良好的表面活性，但用量较高。裂片石莼多糖是一种新型富含硫酸根的阴离子多糖(分子量在30万～100万)，具有降血脂、抗肿瘤、抗氧化、抗氧化等多种生物活性及亲水胶体的性质，结构中含有约1％的蛋白质以及鼠李糖，因此具有一定的表面活性，作为乳化剂稳定剂时用量在3％左右，较阿拉伯胶减少一半以上[Mahfoudhi N,Sessa M,Chouaibi M,et al.Assessment of emulsifying ability of almond gumin comparison with gum arabic using response surface methodology[J].Food Hydrocolloids,2014,37:49-59]，在作为新型乳化剂方面具有广阔的研究前景。壳聚糖是一种直链阳离子聚合物，是自然界唯一大量存在碱性氨基的天然多糖，多糖结构中含有大量伯氨基，可与裂片石莼多糖等阴离子多糖发生络合反应，形成高分子半透膜。

已有专利CN102845512A公开了一种水溶性茶树油/壳聚糖抗菌复合剂的制备方法，该复合剂以壳聚糖及壳聚糖衍生物为原料，以吐温-80为乳化剂通过乳化复配制得茶树油/壳聚糖乳液，该乳液克服了油溶性物质和水溶性物质不互溶的缺点，协同获得更强抗菌活性的乳液，可用作水果保鲜及化妆品防腐等。韩光涛等以壳聚糖和阿拉伯树胶为原料，包埋广藿香油，成功解决了单一乳化剂在乳化过程中的“团聚”问题[Han G,Yang Z,Zheng P,et al.Preparation and Properties Analysis of Slow-release Microcapsules Containing Patchouli Oil[J].Materials Review,2013,641-642(3):935-938]，但该方法中，阿拉伯胶使用量大，且表面活性及生物活性较低，常用作稳定剂使用。从已有专利及研究可知，利用两种或两种以上多糖为原料为乳化剂制备精油乳液不仅可以提高乳液的稳定性，还能通过原料之间协同作用提高乳液的作用效果，同时精油易氧化、直接应用刺激性大的问题也得以解决。这暗示着该技术在食品领域具有广阔的应用潜力。

(三)

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种稳定性良好、具有抑菌活性及缓释功能的裂片石莼多糖-壳聚糖复配精油乳液的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种裂片石莼多糖-壳聚糖复配精油乳液的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)水相配制：先将去离子水加入容器中，后加入裂片石莼多糖，控制水溶液中裂片石莼多糖含量在3-4wt％，调节pH值为4.0～5.0，持续搅拌下加热至90-100℃使多糖充分水化，维持10-15min灭菌，后冷却，待用；

(2)油相配制：将柠檬烯与大豆油按比例混合，使两者充分混匀，待用；

(3)预乳化：按照油相和水相体积比为1：10～12的比例将步骤(2)制得的油相缓缓加入步骤(1)制得的水相中，搅拌使两相初步混合后，使用高速剪切机在24000rpm-26000rpm条件下剪切3-5min，得到预乳化乳液；

(4)均质：预乳化乳液经60-75MPa高压循环均质3-4次得到粒径均一的乳液；

(5)配制浓度0.5-2wt％、pH为4.0～5.0的壳聚糖水溶液；

(6)层层组装：按照体积比4～7:1的比例将步骤(4)均质后的乳液加入步骤(5)配制的壳聚糖水溶液中，震荡混匀后得到裂片石莼多糖-壳聚糖复配精油乳液。

本发明步骤(2)中，柠檬烯与大豆油的混合比例可以根据实际需要进行调整，本发明优选柠檬烯与大豆油的体积比为1:10。

本发明步骤(1)和(5)中，均可用磷酸盐缓冲液(如磷酸二氢钠缓冲液)调节水溶液的pH值。

本发明步骤(6)中，优选按照体积比5:1的比例将步骤(4)均质后的乳液加入步骤(5)配制的壳聚糖水溶液中。

本发明中，优选所述制备方法由步骤(1)～(6)组成。

本发明中，壳聚糖、大豆油、柠檬烯均可使用市售商品。

本领域技术人员可采用热水浸提法自行制备裂片石莼多糖，本发明推荐按照如下制备：新鲜裂片石莼藻体经水洗除杂、干燥后，用95％乙醇充分浸泡去除色素和杂质，过滤、去除溶剂、粉碎后得到裂片石莼藻粉；将裂片石莼藻粉在沸水中充分提取，离心取上清液，浓缩后加入95％的乙醇使最终乙醇浓度为80％，静置过夜，低温(4℃)离心得到裂片石莼粗多糖，粗多糖经Sevage法脱除蛋白后得到裂片石莼多糖。

本发明制得的裂片石莼多糖-壳聚糖复配精油在果蔬食品保鲜中具有较好的应用前景。该复配精油克服了常用多糖乳化剂用量大、单一多糖乳化易聚集沉降的应用局限，提高了天然精油的利用率，为易挥发、易氧化油溶性成分的应用提供了一种技术支持。

本发明的优点和产生的有益效果：

1、本发明中，由于裂片石莼多糖具有较强表面活性，因此以裂片石莼多糖作为内层，而壳聚糖对环境条件(温度、水分等)耐受能力较强，且成膜性良好，因此作为外层吸附的阳离子多糖，采用层层组装技术，通过静电结合获得裂片石莼多糖-壳聚糖复合物，该复合物一方面结合了裂片石莼多糖良好的表面活性、生物活性与壳聚糖优良的稳定性、成膜性、阻水性特点，使包埋有柠檬精油的乳液具有突出的稳定性及阻隔性。另一方面，由于原料均有抑菌效果，原料之间协同作用使得乳液抗菌效果优于单一多糖乳化剂制得的乳液。

2、本发明的乳液安全无污染，制备全过程无防腐剂添加，且为简单物理过程，有利于最大限度保留乳液有效成分；该工艺具有环保、高效可连续操作等特点，适用于工业化生产。该乳液适用于食品加工、日用化工等行业。

(四)附图说明

图1是常规的精油乳液的制备工艺流程图。

图2是本发明的裂片石莼多糖-壳聚糖复配精油乳液的制备工艺流程图。

图3是本发明乳液形成示意图。

(五)具体实施方式

下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

本发明实施例中，壳聚糖(C105801)、大豆油(S110244)、柠檬烯(L106923)均购于阿拉丁(aladdin)试剂公司；

裂片石莼多糖采用热水浸提法自提，裂片石莼取自浙江温州平阳县南麓列岛。

裂片石莼多糖提取：新鲜藻体经淡水反复冲洗至无杂质后放入60℃烘箱烘干3h。取干燥藻体以95％的乙醇浸泡12h去除色素和杂质，过滤、沥干后置于空气流通处使酒精充分挥发后放入60℃烘箱烘干，后经粉碎机粉碎后过100目筛，得到裂片石莼藻粉。取干燥的裂片石莼藻粉500g，按料液比1：20在沸水浴中提取2h，5000r/min离心10min，取上层清液，重复提取3次。合并上清液并浓缩至原有体积的1/12，加入95％的乙醇溶液使最终乙醇浓度为80％，静置过夜，4℃条件下以8000r/min离心5min，所得沉淀即为裂片石莼粗多糖。粗多糖经Sevage法脱除蛋白后得到裂片石莼多糖(总糖：41.2％糖醛酸：36.1％硫酸根：20.5％蛋白质：0.7％)。

实施例1

油相配制：将柠檬烯和大豆油以1:10比例混合，经漩涡振荡器振荡30s，使两者充分混匀，待用；

水相配制：先将去离子水加入烧杯，后将水溶性裂片石莼多糖加入，控制水溶液中裂片石莼多糖含量为3wt％，以磷酸二氢钠缓冲液调节pH值为4.0，控制持续搅拌条件下加热至90-100℃使多糖充分水化，维持10min灭菌，后冷却，待用。

预乳化：按照油相和水相体积比为1：10的比例将上述油相缓缓加入水相中，玻璃棒搅拌使两相初步混合后，使用26000rpm高速剪切机剪切3min。

均质：预乳化乳液使用高压均质机在75MPa压力下循环均质4次形成粒径均一的乳状液，记为裂片石莼多糖精油乳液。

层层组装：均质后的乳液以体积比5:1(均质后乳液乳液：壳聚糖水溶液)的比例加入0.5wt％壳聚糖水溶液(用磷酸二氢盐缓冲液调pH为4.0)。震荡混匀得到裂片石莼多糖-壳聚糖复配精油乳液。

精油乳液稳定性研究：将上述制备的裂片石莼多糖精油乳液和裂片石莼多糖-壳聚糖复配精油乳液分别置于25℃和60℃下贮存3d、5d、7d，测定其粒径变化及精油保留率。

表1贮存时间及温度对乳液稳定性的影响

保鲜处理：利用上述所得乳液对新鲜苹果切片进行喷淋处理，观察1d、3d、5d后苹果切片微生物总菌数变化。

操作方法为:随机取25g切碎苹果置于225mL 0.85％无菌生理盐水中，振匀后梯度稀释，取1mL稀释液涂布于平板计数琼脂(PCA)培养基中，37℃恒温培养48h，菌落记数。每梯度3个平板，重复2次。

表2精油乳液对鲜切苹果总菌数的影响

实施例2

油相配制：将柠檬烯与大豆油以1:10比例混合，经漩涡振荡器振荡30s，使两者充分混匀，待用；

水相配制：先将去离子水加入烧杯，以后将水溶性裂片石莼多糖加入，控制水溶液中裂片石莼多糖含量为4wt％，以磷酸二氢钠缓冲液调节pH值为4.0，控制持续搅拌条件下加热至90-100℃使多糖充分水化，维持10min灭菌，后冷却，待用。

预乳化：按照油相和水相体积比为1：12的比例将上述油相缓缓加入水相中，玻璃棒搅拌使两相初步混合后，使用26000rpm高速剪切机剪切3min。

均质：预乳化乳液使用高压均质机在75MPa压力下循环均质4次形成粒径均一的乳状液，记为裂片石莼多糖精油乳液。

层层组装：均质后的乳液以5:1(均质乳液：壳聚糖水溶液)比例加入2％壳聚糖水溶液(用磷酸二氢钠缓冲液调pH为4.0)。震荡混匀得到所需乳液。

精油乳液稳定性研究：将上述制备的乳液置于25℃和60℃下贮存3d、5d、7d，测定其粒径变化及精油保留率。

表1贮存时间及温度对乳液稳定性的影响

保鲜处理：利用上述所得乳液对新鲜苹果切片进行喷淋处理，观察1d、3d、5d后苹果切片微生物总菌数变化。

操作方法为:随机取25g切碎苹果置于225mL 0.85％无菌生理盐水中，振匀后梯度稀释，取1mL稀释液涂布于平板计数琼脂(PCA)培养基中，37℃恒温培养48h，菌落记数。每梯度3个平板，重复2次。

表2精油乳液对鲜切苹果总菌数的影响